Измерение осаждения загрязнителей из воздуха. Мониторинг кислотных осадков

ВВЕДЕНИЕ

В последнее время внимание мировой общественности все чаще привлекает проблема антропогенного загрязнения окружающей среды. Такое внимание к проблеме можно объяснить по-разному, но наиболее правдоподобным объяснением, на мой взгляд, является то, что эта проблема действительно существует и представляет реальную грозу для жизни человека и вообще всех живых организмов. Нельзя не принимать во внимание и то, что загрязнение окружающей среды наносит огромный ущерб экономике различных государств. На борьбу с загрязнением окружающей среды ежегодно тратятся огромные суммы, однако, в большинстве случаях, и их недостаточно для того, чтобы принципиально что-либо изменить. Именно актуальностью поставленной проблемы обусловлен выбор темы этой работы.

Конечно, в пределах одной работы невозможно полностью рассмотреть проблему загрязнения окружающей среды. Эту проблему вряд ли вообще можно рассмотреть полностью. Поэтому здесь будет рассмотрено загрязнение лишь одной части окружающей среды, именно атмосферы. Атмосфера, как часть окружающей среды также была выбрана не случайно. Ведь воздух, окружающий нас, является частью атмосферы. Как известно, человек не может прожить без воздуха и пяти минут. Таким образом, с последствиями загрязнения атмосферы сталкивается абсолютно каждый, поэтому эта проблема будет актуальна всегда и для всех людей.

Стоит особо отметить, что, останавливая свой выбор на загрязнении атмосферы, я не отрицаю опасность загрязнения других частей окружающей среды, загрязнение которых не будет рассмотрено в рамках этой работы.

Целью этой работы является подробное рассмотрение проблемы загрязнения атмосферы. При этом загрязнение представлено как совокупность загрязнителей, поэтому рассмотрение проблемы сводится к рассмотрению основных загрязнителей и их влияния на окружающую среду и здоровье человека. Раскрытие проблемы нельзя считать полным, если не казать методы борьбы с загрязнением атмосферы. Эти методы также нашли отражение в конце теоретической части работы.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

(ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ)

з1. Состав атмосферного воздуха и слои атмосферы.

тмосфера - это газовая оболочка, окружающая землю. Чистый сухой атмосферный воздух на 99% состоит из газообразных азот и кислорода. Однако чистый воздух содержит еще несколько компонентов, которые, хотя и присутствуют лишь в незначительных количествах, играют весьма важную роль. Первый из этих компонентов - двуокись углерода (углекислый газ), оказывающая сильное влияние на температуру земной атмосферы. Другой компонент - озон. Важным компонентом воздуха является также водяной пар. Содержание водяного пара колеблется от 0% по объему в сухом воздухе до примерно 4% во влажном воздухе. Пылевые частицы как от промышленных, так и природных источников (например, вулканов) также могут быть весьма существенным компонентом воздуха, хотя обычно присутствуют в относительно небольших количествах. Также в воздухе в очень небольших количествах содержатся аргон и другие инертные газы. Основные компоненты чистого сухого воздуха и их процентные доли приведены в таблице 1.

Таблица 1. Компоненты чистого сухого воздуха.

КОМПОНЕНТЫ	СОДЕРЖАНИЕ (ПО ОБЪЕМУ), %
зот (N2)	78,08
Кислород (O2)	20,94
ргон (Ar)	0,93
Двуокись глерода (CO2)	0,03
Озон (O3)	Менее 0,5

Кислород, содержащийся в воздухе, жизненно необходим для дыхания растений и животных. Озон обеспечивает защиту от льтрафиолетового излучения Солнца, которое может быть губительно для жизни. Однако и кислород, и озон не всегда входили в состав земной атмосферы.

Ученые считают, что 4,5 - 5 млрд. лет назад атмосфера Земли имела состав, аналогичный составу вулканических выбросов, состоящих в основном из водяного пара, двуокиси углерода и азота. В процессе охлаждения первобытной Земли, когда ее кора постепенно затвердевала, сильные дожди в основном вымыли из атмосферы углекислый газ. Кислород, содержащийся ныне в атмосфере, имел совершенно иной источник происхождения, именно зеленые растения. Под действием солнечных лучей из кислорода образовался озон.

Компоненты атмосферы далеко неравномерно распределены в ней. Специалисты, изучающие атмосферу, выделяют в ней несколько зон, располагающихся на различных высотах от Земли в зависимости от их температуры.

Самый близкий к поверхности земли слой называется тропосферой. В этом слое высотой 9 Ц 10 км в основном происходят все те явления, которые мы именует погодой. Именно в этой части атмосферы образуются все осадки в виде дождей, почти все облака и возникает подавляющее число гроз и штормов. Выше располагается стратосфера (около 40 км). Температура в этом слое сначала остается постоянной, а затем начинает повышаться с высотой. В стратосфере сконцентрирована основная часть атмосферного озона, и именно это обстоятельство обуславливает такое повышение температуры. Озон поглощает льтрафиолетовые лучи Солнца, что и вызывает разогрев стратосферы. На высоте более 50 км начинается мезосфера - зона, где температура опять понижается. Наконец, еще выше (более 80 км) над земной поверхностью распложена термосфера, не имеющая определенной верхней границы. В этой области температура вновь величивается с высотой.

Наибольшее воздействие человек оказывает на нижние (находящиеся ближе к Земле) слои атмосферы - тропосферу и стратосферу. Именно об их загрязнении пойдет речь в следующих разделах.

з2. Основные загрязнители атмосферы.

Загрязнение, согласно принятому ООН определению, Ц это экзогенные химические вещества, встречающиеся в ненадлежащем месте, в ненадлежащее время и в ненадлежащем количестве. Однако по большому счету загрязнителем может быть любой физическийа агент, химическое вещество или биологический вид (в основном микроорганизмы), попадающие в окружающую среду или образующиеся в ней в количествах выше естественных. Под атмосферным загрязнением понимают присутствие в воздухе газов, паров, частиц, твердых и жидких веществ, тепла, колебаний, излучений, которые неблагоприятно влияют на человека, животных, растения, климат, материалы, здания и сооружения.

По происхождению загрязнения делят на природные, вызванные естественными, часто аномальными процессами в природе, и антропогенные, связанные с деятельностью человека. С развитием производственной деятельности человека все большая доля в загрязнении атмосферы приходится на антропогенные загрязнения.

нтропогенные источники загрязнения атмосферы делятся на группы: промышленные предприятия, транспорт, бытовое и коммунальное хозяйства. Промышленные источники в свою очередь разделяются по областям, а также по ингредиентам. Роль отдельных источников загрязнения в России оценивается следующим образом: теплоэлектростанции выбрасывают 27% общих поступлений загрязняющих веществ в атмосферу, черная металлургия - 24%, цветная металлургия - 10, нефтедобыча и нефтехимия - 15, автотранспорт - 13, предприятия стройиндустрии - 8, химическая промышленность - 1%.

Воздействие энергетики на состояние воздушного бассейна определяется, главным образом, видом сжигаемого топлива. Выбросы электростанций, потребляющих голь, составляют 139 млн. кг в год оксидов серы, 21 млн. кг оксидов азота, 5 млн. кг твердых частиц.

Черная и цветная металлургия - следующий по интенсивности источник загрязнения атмосферы. При выплавке чугуна и переработки его на сталь в атмосферу выбрасываются соединения мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, пары ртути, цианистый водород и смолистые вещества. Значительную роль в загрязнении атмосферы играют выбросы сталеплавительных цехов. Преобладающая часть пыли мартеновских печей состоит из триокиси железа и триокиси алюминия.

Воздушные выбросы нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности содержат большое количество глеводородов, сероводорода и дурно пахнущих газов. Выброс в атмосферу вредных веществ на нефтеперерабатывающих заводах происходит вследствие недостаточной герметизации оборудования.

В выхлопах двигателей внутреннего сгорания содержатся окись глерода, оксиды азота, глеводороды, альдегиды, сажа, бенз(а)пирен и некоторые другие загрязнители. Специалисты становили, что один легковой автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы в среднем более 4 т кислорода, выбрасывая с отработанными газами примерно 800 кг окиси глерода, около 40 кг оксидов азот и почти 200 кг различных глеводородов.

Производство цемента и строительных материалов также может быть источником загрязнения атмосферы различной пылью. Основные технологические процессы их производства - измельчение и термическая обработка шихт, полуфабрикатов и продуктов в потоках горячих газов, которые сопровождаются выбросом пыли в атмосферу.

Наконец, заводы синтетического каучука выбрасывают в атмосферу такие вредные вещества, как стирол, дивинил, толуол, ацетон, изопрен и др.

После рассмотрения основных источников загрязнения обратимся к характеристике загрязнений теми веществами, которые они выбрасывают в атмосферу.

Загрязнение воздуха оксидами серы. Соединения серы поступают в воздух в основном при сжигании богатых серой видов горючего, таких, как голь и мазут.

Не все виды топлива содержат значительные количества серы. В глях некоторых сортов содержится всего 0,5% серы, тогда как в других - до 6%. голь широко используется в производстве стали, но в первую очередь он применяется как топливо для получения пара и последующего генерирования электрической энергии. Среднее содержание серы в глях, идущих на получение электроэнергии, составляет 2,5%.

При сгорании в топках электростанций каждого миллиона тонн гля выделяется 25 тыс. тонн серы. Разумеется, эта сера выделяется не в элементарной форме, главным образом в виде сернистого газа - двуокиси серы.

Сера также содержится в сырой нефти, однако ее содержание не превышает 1%. При перегонке нефти большая часть серы из продуктов перегонки, таких, как керосин и бензин, удаляется. Содержащие серу отходы сжигаются в процессе перегонки. Вот почему керосин и бензин делают лишь небольшой вклада в выбросы оксидов серы, попадающих в атмосферу.

При перегонке нефти большая часть серы переходит в мазут - самую тяжелую фракцию перегонки. В нем может содержаться от 0,5 до 5,0% серы, хотя посредством дополнительных процедур перегонки содержание серы в мазуте можно еще меньшить.

В отличие от нефти и гля природный газ практически не содержит серы. С этой точки зрения газ является экологически чистым топливом.

Таким образом, антропогенные источники выбросова в атмосферу диоксида серы можно выразить следующей диаграммой:

Диаграмма 1.Источники выбросов в атмосферу диоксида серы, %

pH

16.03.02

3

6,2

18.03.02

12

5,8

22.03.02

3

6

27.03.02

5,5

5,8

29.03.02

1,5

6

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В этой работе была рассмотрена проблема загрязнения атмосферы. Мы выяснили, что основными загрязнителями являются оксиды серы, азота, глерода, различные частицы, радиация и фреоны. Мы рассмотрели влияние загрязнителей на окружающую среду и здоровье человека. При этом было становлено, что эти влияния могут быть самыми различными: от незначительных до катастрофических, серьезно грожающих жизни и здоровью многих миллионов людей. Особую настороженность вызывает тот факт, что некоторые последствия загрязнения атмосферы до сих пор не известны, или же не изучены до конца (например, парниковый эффект), поэтому сейчас мы не можем судить об их опасности.

В рамках этой работы были также рассмотрены основные меры по борьбе с загрязнением атмосферы. К их числу были отнесены: очистка, безотходные производства, использование возобновляемых источников энергии, также различные экономические и административные механизмы. При правильном применении все эти методы обладают достаточно высокой действенностью, однако следует учитывать, что не один из них не является полностью ниверсальным. Поэтому для того, чтобы хоть частично решить проблему загрязнения атмосферы (а по большому счету не только атмосферы, но и всей окружающей среды), необходимо комплексное применение различных методов, в том числе и тех, которые приведены здесь.

Если говорить о перспективах России в борьбе с загрязнением атмосферы, то на настоящий момент они остаются достаточно туманными. В этом смысле мы серьезно отстали от передовых стран. Однако потеряно еще далеко не все. У России и сейчас остается реальный шанс стать экологически чистой страной. Конечно, хороших результатов нельзя достичь за короткое время - для этого могут понадобиться десятки, может и сотни лет. Однако если каждый человек осознает свою ответственность за чистоту окружающей среды, то перспективы нашей страны резко возрастут, время достижения результатов существенно сократится.

СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ

Канцероген - химическое вещество, способствующее возникновению злокачественных опухолей.

Нуклид - любое атомное ядро с заданным числом протонов Z и нуклонов A (массовоеа число). Обозначается символом химического элемент с индексами: A - слева наверху, Z - слева внизу, число нейтронова N=A-Z - справа внизу; Нуклиды са одинаковымиа Zа называются изотопами.

Радионуклид - нуклид, испытывающийа радиоктивный распад.

Экзогенный (от экзо... и...ген) - внешнего происхождения.

Катаракта (от греческого katarrhaktes - водопад) - помутнение хрусталика глаза в результате старческого нарушения питания тканей, диабета, повреждения глаза и других причин. Резко худшает зрение.

ООС США - агентство охраны окружающей среды США.

Стратификация - деление, разделение.

Экосистема - любая совокупность взаимодействующих живых организмов и словий среды.

Интенсификация (от латинского intensio - напряжение, силение и ...фикация) - силение, величение напряженности, производительности, действенности.

Диспергированный (от латинского dispersio - рассеяние) - рассеянный.

Катар (ота греческого katarrheo - стекать, истекать) - старевшее название воспаления слизистыха оболочек, характеризующегося обильным экссудатом (серозным, гнойным и др.)а иа стеканиема его по поверхности слизистой оболочки.

льдегиды - органические соединения, содержащие альдегидную группу CHO, например формальдегид, ванилин. Применяют в производстве полимеров, как душистые вещества и др.

Конъюнктив - воспаление слизистой оболочки глаза (конъюнктивы). Основные причины: инфекция, химические иа физические (например, пыль) раздражения. Признаки: покраснение и резь ва глазу, слизистые или слизисто-гнойные выделения, слезотечение, светобоязнь.

Геополитика - политологическая концепция, согласно которойа политика государств (в основном внешняя) предопределяется географическими факторами (положение страны, природные ресурсы, климат и др.). Возникла в конце XIX - начале XX вв. (Ф. Ратцель, Германия; А. Мэхэн, США; Р. Челлен, Швеция, и др.). Использовалась для оправдания внешней экспансии. Термина лгеополитик потребляется в современной литературеа для обозначения определенного влияния географических факторов (положения и др.) на внешнюю политику государств (геополитическая стратегия и т.п.).

Мелиорация - коренное лучшение неблагоприятных гидрологических, почвенных и других словий земель с целью наиболее эффективного их использования.

Скруббер (от англ. scrub - тереть щеткой, скрести) - другое название газоочистителя.

БИБЛИОГРАФИЯ

1.  Реввель П., Реввель Ч. Среда нашего обитания: в 4-х книгах. Кн. 2. Загрязнения воды и воздуха: Пер. с англ. - М.: Мир, 1995.Цс., ил.

2.  Небел Б. Наука об окружающей среде: Как строен мир: в 2-х т. Т. 2. Пер. с англ. - М.: Мир, 1993. - 336 с., ил.

3.  Природопользование: Учебник. Под редакцией проф. Э.А. Арустамова. - М.: Издательский дом Дашков и Кº, 1. - 252 с.

4.  Никаноров А.М., Хоружая Т.А. Глобальная экология: учебное пособие. - М.: Издательство ПРИОР, 2.

5.  Хабарова Е.И., Панова С.А. Экология в таблицах. 10(11) кл.: Справочное пособие. - 2-е изд. - М.: Дрофа, 2001. - 128 с.

6.  Американское химическое общество. Химия и общество: Пер. с англ. - М.: Мир, 1995. - 560 с., ил.

7.  Экология. Учебное пособие. - М.: Знание, 1. - 288 с.

8.  Новиков Ю.В. Природа и человек. - М.: Просвещение, 1991. - 233 с.: ил.

9.  Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Экология России. учебник из Федерального комплекта для 9 - 11-х классов общеобразовательной школы. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: стойчивый мир, 1. - 272 с., с ил.